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        有用但不好用?帶你重新認識800V的絕配CP

        時間:2024-02-29  汽車商務網  

            2023年歲末,又一批搭載了800V碳化硅的新車型上線發布。這一因應了汽車行業電氣化、智能化發展而被挖掘的黑科技,也再度走入公眾視野。據多家第三方機構預測,需求端新能源車+光伏上量與供給端良率突破或于2024年迎來共振,碳化硅有望迎接大規模放量。汽車行業無疑是碳化硅應用的“前沿陣地”。

        然而就在去年早些時候,特斯拉卻令人意外地宣布“計劃減少75%碳化硅晶體管數用量”,碳化硅產業在投資市場的表現也隨之一落千丈。究竟是什么原因讓馬斯克語出驚人?碳化硅在汽車行業的規?;瘧糜质欠窨尚心??

        碳化硅優點何在?

        碳化硅,是一種無機物和半導體材料,化學式為SiC,是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生產綠色碳化硅時需要加食鹽)等原料通過電阻爐高溫冶煉而成。在OEM紛紛著眼于實現直流(DC)快速充電和提升熱管理能力的當下,碳化硅有望在汽車行業大顯身手。

        從它的別名“金剛砂”“耐火砂”中我們不難發現,碳化硅擁有非常優秀的硬度和耐熱性。與極限工作溫度為175°C的硅相比,碳化硅的工作溫度范圍高達300°C,可以幫助車輛減少對主動冷卻系統的依賴,從而降低車身的重量、成本和復雜性。

        此外,作為第三代半導體材料,碳化硅還擁有3倍于普通硅的帶隙寬度,這為其創造了高性能,使其能夠承受高達10倍的電壓,有助于減少電壓和電流損耗,提高熱效率。

        帶隙作為電氣和電子設備所用材料的一個重要性質,指的是電子從原子的價帶躍遷到導帶所需的能量。

        如果將帶隙類比為高速公路上快、慢車道之間的距離,那么距離越大,車輛移動到快車道所需要的能量就越多。同樣,材料的帶隙越寬,電子從價帶遷移到導帶所需的能量也越大。所以,實現寬帶隙材料的導電性能需要消耗更多能量。

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        對于高壓應用而言,較寬的帶隙是更好的選擇。因為半導體必須具備一定的電阻,才能在導體和絕緣體之間充當中間體。在此條件下,設備可以在更高的電壓、溫度和頻率下穩定運行。

        汽車產業之外的其他行業已經為規?;瘧锰蓟枳鞒隽顺晒Φ膰L試。例如,在太陽能電池板應用中,利用碳化硅逆變器替代傳統的硅逆變器,可以節省高達10%的成本,因為這種材料的效率更高。

        未來可期但挑戰重重

        雖然碳化硅擁有優異的性能,但想要從硅過渡至碳化硅,仍面臨產能不足、成本高、加工難等挑戰。這也是許多業內人士猜測特斯拉拋棄碳化硅的原因。

        相較于生產成本、產能限制較低的硅,碳化硅的天然含量非常稀少,必須依賴人工合成,因此價格更高。而作為現存最堅硬的物質之一,切割時需要使用金剛石刀片,后期加工也更加困難。如果要實現大規模應用,碳化硅的制造效率必須提升。

        準確選擇尺寸合適的碳化硅,為所需應用尋找性能規格合適的材料類型,離不開專業知識的支持。在平衡散熱成本和材料成本、提高性能和效率方面,系統性的方案至關重要。作為經驗豐富的系統集成商,安波福具有得天獨厚的優勢,能夠在汽車應用中推動碳化硅的采用,其中包括在直流-直流(DC-DC)轉換器和車載充電器中應用碳化硅。

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